【摘 要】
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水下非接触爆炸对船体结构的影响是现代船舶设计时不可缺少的重要环节,爆炸可能使船体瞬间折断,产生的冲击波会使船底或舷侧发生塑性变形。近年来我国科研人员对该问题进行了
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水下非接触爆炸对船体结构的影响是现代船舶设计时不可缺少的重要环节,爆炸可能使船体瞬间折断,产生的冲击波会使船底或舷侧发生塑性变形。近年来我国科研人员对该问题进行了大量的理论模拟和研究,但和实船结构的抗爆效果仍然存在较大差距,所以深入开展船体结构的水下抗爆模拟研究十分必要。本课题运用ABAQUS声固耦合有限元方法,对水下非接触爆炸冲击下船体结构的总强度和局部强度进行模拟仿真研究,为船体实际结构设计提供设计参考。论文的主要研究内容如下:(1)查阅参考文献,对国内外船舶水下非接触爆炸的研究历史和研究现状进行综合分析,提出了课题的研究方法和主要研究内容。(2)对ABAQUS四种计算水下非接触爆炸声固耦合方法进行介绍,探讨了声固耦合理论,特定条件下的条件方程和声学流体平衡控制方程,给出三种载荷的计算公式,为课题研究打下理论基础。(3)建立运输船船体有限元模型,包括各层甲板、外板、上层建筑以及部分加强结构等,并建立了六倍水域模型。开展了有限元模态仿真工作,模拟计算结果与经验公式计算得到的结果二者相近,振型良好,证明了有限元模型的有效性。(4)分析了影响船体水下爆炸作用的主要因素,分别计算不同工况下船体结构的响应,由数值模拟结果总结响应规律,再将总结出的规律和实际海况对比分析。模拟仿真结果用于反馈船体设计的不足,指导船体的结构设计。(5)根据船体应力、应变等参数变化情况,分析横舱壁剖面的强度,甲板应力变化,以及流场速度和加速度之间的对应关系,结果表明符合设计要求。论文的研究工作,为船舶水下抗爆设计提供了一定的理论参考,具有重要的研究意义。
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